本實用新型涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種垂直軸硅油緩速裝置及應(yīng)用其的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。

背景技術(shù)：

風(fēng)力發(fā)電機(jī)受風(fēng)速大小的影響，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速不同，對于固定葉片轉(zhuǎn)角的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速和風(fēng)速成正比，在葉片轉(zhuǎn)角一定的條件下，風(fēng)速越高，風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速也越高。在實際的自然環(huán)境中，風(fēng)速是始終不斷變化的，尤其在強(qiáng)對流氣候環(huán)境中，風(fēng)速會發(fā)生較大的變化，風(fēng)速較大的情況下，需要功率更大的發(fā)電機(jī)與風(fēng)輪匹配，使得垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)在較高的風(fēng)速下保持額定工作狀態(tài)；若發(fā)電機(jī)設(shè)計的額定風(fēng)速較高，發(fā)動機(jī)在低風(fēng)速時的效率就降低，因此上述設(shè)計反而降低了發(fā)動機(jī)在低速時的效率。此外，在高風(fēng)速狀態(tài)下，為防止設(shè)備損壞，傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)安裝的剎車系統(tǒng)，會在風(fēng)速高時，啟動剎車，讓風(fēng)力發(fā)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)不能發(fā)電，導(dǎo)致整個發(fā)電系統(tǒng)效率低，造成資源浪費。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種垂直軸硅油緩速裝置及應(yīng)用其的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其解決了現(xiàn)有技術(shù)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的剎車系統(tǒng)制造成本高，使用時會導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)的效率低，造成資源浪費的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種垂直軸硅油緩速裝置，所述緩速裝置包括一圓柱形缸體、葉輪以及活塞，所述圓柱形缸體內(nèi)具有一定的容置空間，所述葉輪和活塞設(shè)置在該容置空間內(nèi)；

所述圓柱形缸體具有上蓋體和下蓋體，所述葉輪通過旋轉(zhuǎn)軸與所述上蓋體可轉(zhuǎn)動連接；

所述活塞通過活塞桿與所述下蓋體可滑動連接；

所述活塞與所述上蓋體之間具有硅油，隨著活塞的上下運動，使得葉輪和硅油接觸或分離。

所述硅油的體積量為活塞位于最低處時，活塞上表面與上蓋體之間容置空間體積的80％。

所述緩速裝置還包括伺服電機(jī)，所述伺服電機(jī)與所述活塞連接。

所述葉輪軸與所述上蓋體之間設(shè)有油封。

所述油封為潤滑脂油封、骨架油封或旋轉(zhuǎn)油封。

所述葉輪軸通過軸承與所述上蓋體連接。

本實用新型還提供一種應(yīng)用上述所述的垂直軸硅油緩速裝置的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括發(fā)電機(jī)垂直軸硅油緩速裝置、伺服電機(jī)和控制裝置，所述葉輪與所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動連接，所述控制裝置分別與所述發(fā)電機(jī)、伺服電機(jī)連接。

所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)還包括風(fēng)速儀，所述風(fēng)速儀與控制裝置連接。

所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)還包括電壓頻率測量儀，所述電壓頻率測量儀分別與所述發(fā)電機(jī)、所述控制裝置連接。

本實用新型的垂直軸硅油緩速裝置具有如下優(yōu)點：

本實用新型的垂直軸硅油緩速裝置避免了目前機(jī)械制動產(chǎn)生的機(jī)械磨損和風(fēng)能浪費，保證了風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性，提高了發(fā)電機(jī)的電能產(chǎn)出效率，本實用新型減少了工人的后期對風(fēng)電機(jī)維護(hù)修理的工作量，本實用新型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的性能更加穩(wěn)定可靠，從長期應(yīng)用和成本控制的角度出發(fā)，本實用新型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)大大降低了安裝以及運行成本，提高了能量的利用率。

附圖說明

圖1為本實用新型的垂直軸硅油緩速裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實用新型第一實施例的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的組成示意圖。

圖3為本實用新型第二實施例的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的組成示意圖。

圖4為本實用新型第三實施例的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的組成示意圖。

具體實施方式

以下實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。

如圖1所示，本實用新型提供了一種垂直軸硅油緩速裝置，其具有一圓柱形缸體1、葉輪2及活塞，該圓柱形缸體1內(nèi)具有一定的容置空間，葉輪2、活塞4設(shè)置在該容置空間內(nèi)，圓柱形缸體1具有上蓋體和下蓋體，葉輪通過旋轉(zhuǎn)軸與上蓋體可轉(zhuǎn)動連接；活塞通過活塞桿與下蓋體可滑動連接；活塞4與上蓋體之間具有硅油3，隨著活塞4的上下運動，使得葉輪2和硅油3接觸或分離。較佳的，硅油3的體積量為活塞4位于最低處時，活塞4上表面與上蓋體之間容置空間的60％-90％，較佳的，硅油3的體積量為活塞4上表面與上蓋體之間容置空間的80％，試驗證明，當(dāng)硅油3占該容置空間80％時，當(dāng)活塞4向上移動時，可以很好的控制硅油3與葉輪2之間的相互作用，硅油3具有最佳的緩速作用，保證維持葉輪2一定的阻滯力，很好的保持風(fēng)力發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定、持續(xù)運行。

如圖2所示，本實用新型的垂直軸硅油緩速裝置還包括伺服電機(jī)8，伺服電機(jī)8與活塞桿41連接，活塞桿41在伺服電機(jī)8的驅(qū)動下，驅(qū)動活塞4在圓柱形缸體1內(nèi)上下運動，當(dāng)活塞4向上運動時，活塞4會推動硅油3向上運動，使得硅油3逐漸與葉輪2接觸，硅油3在葉輪2的攪拌下會受熱膨脹，并產(chǎn)生氣泡，產(chǎn)生極大的粘性阻力，從而對葉輪2的轉(zhuǎn)動形成阻力，以降低葉輪2的轉(zhuǎn)動速度；當(dāng)活塞4向下運動時，葉輪2與硅油3分離，葉輪2對發(fā)電機(jī)6無阻滯作用。

其中，葉輪軸21通過軸承與上蓋體連接，葉輪軸21與上蓋體之間設(shè)有油封5，油封5為潤滑脂油封、骨架油封或旋轉(zhuǎn)油封；活塞桿41與下蓋體滑動連接，在活塞桿41與下蓋體之間設(shè)有油封5，更好的防止?jié)櫥吐┏觯３只钊麠U41與下蓋體之間始終保持潤滑，延長緩速裝置的使用壽命。

如圖2所示第一實施例的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的組成示意圖，本實用新型的垂直軸硅油緩速裝置的風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括垂直軸硅油緩速裝置、發(fā)電機(jī)6、控制裝置9以及發(fā)電機(jī)電壓頻率測量儀103，葉輪2與發(fā)電機(jī)6的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動連接，控制裝置9分別與發(fā)電機(jī)電壓頻率測量儀103、發(fā)電機(jī)6、伺服電機(jī)8控制連接，發(fā)電機(jī)電壓頻率測量儀103與發(fā)電機(jī)6連接。葉輪2的旋轉(zhuǎn)軸21通過齒式離合器與發(fā)電機(jī)軸轉(zhuǎn)子連接，葉輪2與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)。發(fā)電機(jī)電壓頻率測量儀103測量發(fā)電機(jī)6電壓的大小以及電壓頻率高低，若發(fā)電機(jī)6的電壓和電壓頻率恒定，控制裝置9不發(fā)出控制信號，此時活塞4處于低位，缸體1內(nèi)的葉輪2與硅油3分離，葉輪2不影響發(fā)電機(jī)6的轉(zhuǎn)速，發(fā)電機(jī)6正常運行；在高風(fēng)速的狀態(tài)下，由于發(fā)電機(jī)6運轉(zhuǎn)速度加快，發(fā)電機(jī)電壓頻率測量儀103測得的電壓升高，發(fā)電機(jī)6的電壓頻率增高，控制裝置9根據(jù)測得的電壓以及電壓頻率升高信號，發(fā)出控制信號，控制伺服電機(jī)8啟動，伺服電機(jī)8驅(qū)動活塞桿41，活塞4向上運動，將缸體1內(nèi)的硅油3向上推動，使得硅油3與葉輪2接觸，葉輪2攪動硅油3，硅油3在葉輪2的攪拌下受熱膨脹，并產(chǎn)生極大的粘性阻力，通過葉輪軸21傳遞給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，從而使得發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，達(dá)到減速和穩(wěn)速的目的，維持發(fā)電機(jī)6在恒定的功率下運行，保持發(fā)電機(jī)6的穩(wěn)定運行。發(fā)電機(jī)6輸出的電壓越高，活塞在伺服電機(jī)的驅(qū)動下，活塞4向上移動的距離越大，硅油3受到攪動的量越大，硅油受熱膨脹，產(chǎn)生粘性阻力越大，產(chǎn)生的扭矩越大，緩速效果越明顯。

作為可變換的實施方式，如圖3所示第二實施例的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的組成示意圖，本實用新型的垂直軸硅油緩速裝置的風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括發(fā)電機(jī)6、控制裝置9以及風(fēng)速儀101，葉輪2與發(fā)電機(jī)6的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動連接，控制裝置9分別與風(fēng)速儀101、發(fā)電機(jī)6、伺服電機(jī)8控制連接。葉輪2的旋轉(zhuǎn)軸通過齒式離合器與發(fā)電機(jī)軸轉(zhuǎn)子相連接，葉輪2與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)。當(dāng)風(fēng)速小于等于額定轉(zhuǎn)速時，風(fēng)速儀101測得風(fēng)速大小，控制裝置9對風(fēng)速大小判斷，不發(fā)出控制信號，此時活塞4處于低位，缸體1內(nèi)的葉輪2與硅油3分離，葉輪2不影響發(fā)電機(jī)6的轉(zhuǎn)速，發(fā)電機(jī)6正常運行；在高風(fēng)速的狀態(tài)下，風(fēng)速儀101測得風(fēng)速大小，風(fēng)速儀101將風(fēng)速大小信號傳輸給控制裝置9，控制裝置9根據(jù)該風(fēng)速信號判斷，當(dāng)風(fēng)速速超過預(yù)定值時，控制裝置9發(fā)出控制信號，控制伺服電機(jī)8啟動，伺服電機(jī)8驅(qū)動活塞桿41，活塞4上移，將缸體1內(nèi)的硅油3向上推動，使得硅油3與葉輪2接觸，葉輪2攪動硅油3，硅油3在葉輪2的攪拌下受熱膨脹，并產(chǎn)生極大的粘性阻力，通過葉輪2軸傳遞給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，從而使得發(fā)電機(jī)6轉(zhuǎn)速降低，達(dá)到減速和穩(wěn)速的目的，維持發(fā)電機(jī)6在恒定的功率下運行，保持發(fā)電機(jī)6的穩(wěn)定運行。風(fēng)速越大，活塞4在伺服電機(jī)的驅(qū)動下，活塞4向上移動的距離越大，硅油3受到攪動的量越大，硅油3受熱膨脹，產(chǎn)生粘性阻力越大，產(chǎn)生的扭矩越大，緩速效果越明顯。因此，可以通過控制活塞的行程達(dá)到減速和緩速的目的。當(dāng)風(fēng)速減小時，伺服電機(jī)帶動活塞向下移動，硅油與葉輪的接觸面減小，硅油對葉輪的阻力變小，達(dá)到維持發(fā)電機(jī)恒定運行功率的目的。本實用新型的硅油緩速裝置依靠高粘度硅油在葉輪的攪拌下受熱膨脹時，產(chǎn)生的極大粘性阻力，達(dá)到減速和穩(wěn)速的目的，該緩速裝置的結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、制造成本低、使用壽命長。

作為可實施的變化方式，如圖4所示第三實施例的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組成示意圖，本實用新型的垂直軸硅油緩速裝置的風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)速儀可以由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速測量儀102替代，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速測量儀102與控制裝置9連接，控制裝置9根據(jù)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速測量儀102測量發(fā)電機(jī)6的轉(zhuǎn)速，發(fā)出信號，控制伺服電機(jī)對活塞動作，即發(fā)電機(jī)6轉(zhuǎn)速超過額定轉(zhuǎn)速時，控制伺服電機(jī)8的工作，伺服電機(jī)8推動活塞4上升，使得硅油3對葉輪2起到阻滯作用，當(dāng)發(fā)電機(jī)6轉(zhuǎn)速不大于額定轉(zhuǎn)速時，伺服電機(jī)8驅(qū)動活塞4下移，使得硅油3與葉輪2分離，硅油3不起阻滯作用。本實用新型選擇硅油作為剎車阻滯力，使得剎車過程更加溫和，能量利用率更高，該垂直軸硅油緩速裝置使用更持久。

本實用新型的垂直軸硅油緩速裝置避免了目前機(jī)械制動產(chǎn)生的機(jī)械磨損和風(fēng)能浪費，既保證了風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性，又提高了發(fā)電機(jī)的電能產(chǎn)出效率，而且本實用新型的硅油緩速裝置和伺服電機(jī)安裝好后，后期運行維護(hù)工作量很小，不存在剎車部件更換和維修的問題，減少了工人的后期對風(fēng)電機(jī)維護(hù)修理的工作量，且風(fēng)力發(fā)電機(jī)的性能更加穩(wěn)定可靠，從長期應(yīng)用和成本控制的角度出發(fā)，本實用新型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，可大大降低了安裝以及運行成本，增加風(fēng)力發(fā)電機(jī)運行的穩(wěn)定性，提高了能量的利用率。

雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實施例對本實用新型作了詳盡的描述，但在本實用新型基礎(chǔ)上，可以對之作一些修改或改進(jìn)，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本實用新型精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本實用新型要求保護(hù)的范圍。